(57)【要約】【課題】被エッチング基板を静電チャックから取り出して搬送工程に移る前に被エッチング基板に対する残留吸着を除去し、被エッチング基板の破損を防止するドライエッチング方法およびその装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】被エッチング基板１の端部を微小突出させ、被エッチング基板１の一部を浮かせてプラズマ処理を行うため、残留電荷が除去され、被エッチング基板１の残留吸着力を低減させる構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電チャック上に静電吸着した被エッチング基板をドライエッチングするドライエッチング方法において、
ドライエッチング処理後のプラズマ雰囲気中で上記被エッチング基板を保持する静電チャックの電圧印加を解除し、
突き上げ部材により上記被エッチング基板を微小突出量だけ突き上げ、さらに所定時間経過後、突き上げ部材により上記被エッチング基板を受け渡し手段まで突き上げて受け渡し手段に受け渡してドライエッチング処理後の上記被エッチング基板を静電チャック上から離脱させることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
静電チャック上に静電吸着した被エッチング基板をドライエッチングするドライエッチング方法において、
ドライエッチング処理後の上記被エッチング基板を保持する静電チャックの電圧印加を解除し、
突き上げ部材により上記被エッチング基板を微小突出量だけ突き上げ、プラズマを発生させ、
さらに突き上げ部材により上記被エッチング基板を受け渡し手段まで突き上げて受け渡し手段に受け渡してドライエッチング処理後の上記被エッチング基板を静電チャック上から離脱させることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項３】
微小量を突き上げる工程は、被エッチング基板の片側を微小量突き上げて裏面の残留電荷を弱めた後、突き上げ部材を降下させ、静電チャック上に載置した後、反対側の突き上げ部材を微小量突き上げて裏面の残留電荷をさらに弱くした後、突き上げ部材により受け渡し位置まで突き上げ、静電チャックから受け渡し手段へ受け渡す工程とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のドライエッチング方法。
【請求項４】
微小量を突き上げる工程は、片側ずつ交互に複数回繰り返し、順次突き上げ量を増していくことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のドライエッチング方法。
【請求項５】
被エッチング基板を所定の雰囲気でプラズマドライエッチング処理するドライエッチング装置であって、前記被エッチング基板を静電吸着可能な静電チャックと、前記静電チャック上の被エッチング基板の一部を微小突出する突き上げ部材と、独立して動作ができる反対側の一部を微小突出する突き上げ部材と、被エッチング基板を受け渡し位置まで突き上げ可能な突き上げ部材とを備え、前記突き出し時にプラズマにより帯電除去することを特徴とするドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハーあるいは誘電率の高い基板等の被エッチング基板等をドライエッチングする際に吸着保持するための静電チャックにおいて、被エッチング基板を静電チャックから離脱する場合のドライエッチング方法およびそのドライエッチング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のドライエッチング方法における薄板離脱方法としては、図４に示される様な構造を有していた。図４は従来の離脱方法の説明図である。図４を用いて従来技術について説明する。
【０００３】
載置台５の上面に静電チャック３を設け、静電チャック３内には一対の電極４を設け、電極４は電源１５とスイッチ１６とから構成されている。一方リフトピン１９はリフト台２０に接続され、リフト台が上下すると複数のリフトピン（一般に３〜４本）が同時に上下する構成とされている。
【０００４】
例えば、処理室に搬入された被エッチング基板は静電チャック３上に載置され、スイッチ１６をＯＮにして電源１５により直流電圧を印加することによりクーロン力、あるいは、ジョンソン・ラーベック力により、被エッチング基板１と静電チャック３との間に静電引力が発生し、静電チャック３上に被エッチング基板が吸着保持される。そしてプラズマエッチング処理を行った後に被エッチング基板１を取り出すには、スイッチ１６をＯＦＦにして直流電圧の印加を解除する。残留電荷が大きい場合には、例えばプラズマを被エッチング基板に照射して除電し、その後リフト台２０を上昇させリフトピン１９を静電チャック上面から突出させ被エッチング基板１を浮上させた後、搬送アーム２１により被エッチング基板１を搬出する方法が取られていた。
【０００５】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平６−２５２２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、被エッチング基板が熱酸化処理されたウエハーや、被エッチング基板上に形成されている薄膜等が高誘電率材料の場合、残留吸着力がかなり大きくなる。また近年では被エッチング基板の厚さも薄くなり、リフトピン１９を突き上げたときに被エッチング基板を破損してしまい、被エッチング基板を取り出せないという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、被エッチング基板を静電チャックから取り出させて搬送工程に移る前に被エッチング基板に対する残留吸着を除去し、被エッチング基板の破損を防止するウエハーの取り出しを行うドライエッチング方法およびそのドライエッチング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成をするために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、プラズマ処理中に静電チャックの吸着用電圧の印加を解除する工程と、被エッチング基板に対して静電チャックから離れる方向に被エッチング基板の一部を微小突出量だけ突き上げ部材を被エッチング基板の下面に対して突き上げる工程と、さらに被エッチング基板を突き上げ部材により受け渡し位置まで突き上げ、静電チャックから受け渡し手段へ受け渡すという構成を有しており、これにより、被エッチング基板の一部が浮き上がり、プラズマにより裏面の残留電荷が除去され、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力が弱くなって容易に被エッチング基板を離脱することができるという作用効果を有する。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、静電チャックの吸着用電圧の印加を解除する工程と、被エッチング基板に対して静電チャックから離れる方向に被エッチング基板の一部を微小突出量だけ突き上げ部材を被エッチング基板の下面に対して突き上げる工程と、突き上げ部材で微小突出量まで突き上げた後、プラズマを発生させる工程と、さらに被エッチング基板を突き上げ部材により受け渡し位置まで突き上げ、静電チャックから受け渡し手段に受け渡すという構成を有しており、これにより、被エッチング基板の一部が浮き上がりプラズマにより裏面の残留電荷が除去され、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力が弱くなっているという作用効果を有する。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、被エッチング基板の片側を微小量突き上げて裏面の残留電荷を弱めた後、突き上げ部材を降下させ、静電チャック上に載置した後、反対側の突き上げ部材を微小量まで突き上げて裏面の残留電荷をさらに弱くした後、突き上げ部材により受け渡し位置まで突き上げ、静電チャックから受け渡し手段へ受け渡すという構成を有しており、これにより、裏面の残留電荷の除去部分が拡大されるため、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力がより弱くなっているという作用効果を有する。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、微小量の突き上げする工程を、片側ずつ交互に複数回繰り返し、順次突き上げ量を増していくという構成を有しており、これにより、裏面の残留電荷の除去部分がさらに拡大されるため、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力がより弱くなっているという作用効果を有する。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、被エッチング基板を静電吸着可能な静電チャックと、前記静電チャック上の被エッチング基板の一部を微小突出する突き上げ部材と、独立して動作ができる反対側の一部を微小突出する突き上げ部材と、被エッチング基板を受け渡し位置まで突き上げ可能な突き上げ部材と、前記突き出し時にプラズマにより帯電除去する手段とを備えているという構成を有しており、これにより、微小量ずつ突き上げるたびに、基板の残留応力が減少し、薄板基板を破損することなく取り出しができるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の薄板離脱方法を用いるドライエッチング方法およびその装置は、被エッチング基板の一部をわずかに浮かせてプラズマを照射させ、静電チャックからわずかに浮かせてプラズマを照射させるという構成であり、搬送工程に移る前に被エッチング基板に対する残留吸着力を除去することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜５に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
なお、背景の技術において説明したものと同じ構成部材などについては、同じ符号を付与し詳細な説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態１における装置の断面概略図である。
【００１８】
図１において、載置台５の上面に静電チャック３を設けており、処理室２６の内部に設置されており、上下に昇降できるように構成されている。
【００１９】
静電チャックの中には一対の電極が埋設して構成され、載置台５に挿通され給電線の一端側に電気的に接続され、この給電線の他端側の間には、処理室２６の下方側においてスイッチ１６を介して直流電源１５が接続されている。
【００２０】
前記載置台５には例えば突き上げ部材となる４本のリフトピン７，１０が設けられている。これらのリフトピンは２本のリフトピン７と２本のリフトピン１０が図３に示すようにそれぞれのリフト台に取り付けられている。リフト台８はモータ９によって、リフト台１１はモータ１２によって昇降できる構成となっている。さらにモータ９、１２はリフトベース１３に取り付けられ、エアーシリンダー１４によって昇降できる構成となっている。
【００２１】
次に装置全体構成について説明する。処理室２６の上部側のプラズマ室２５内に高周波電源３０により３６．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し、マッチング回路２９を介し、アンテナ２８に印加する。一方プラズマ室２５の上部からプラズマガス用としてハロゲンガス供給装置２２よりＣＦ4ガスを導入する。また不活性ガス供給装置２３よりＡｒガスを、酸素ガス供給装置２４よりＯ2ガス等のプラズマガスを導入し混合ガスとしてもかまわない。これによりプラズマ室２５にプラズマを発生させる構成としている。
【００２２】
また、処理室２６を真空に引くための真空ポンプ３４，３５とプラズマガスを流したときにガス圧をコントロールするためのオリフィスバルブ３３を備えた構成としている。さらに被エッチング基板を搬入、搬出するためのゲートバルブ２７が設けられており、トランスファー室（図示せず）から被エッチング基板１を受け渡しするための搬送アーム２１が出入りできる構成としている。
【００２３】
次にＩＣＰプラズマ装置を例にとって本発明の実施の形態について説明する。トランスファー室から受け渡し手段である搬送アーム２１により載置台５上に被エッチング基板１を受け渡す。この受け渡しはエアーシリンダー１４によりリフトベース１３を上昇させリフト台８，１１を介してリフトピン７，１０を上昇させ、被エッチング基板１を受け取る。次に搬送アーム２１が戻り上昇していたリフトピン７，１０がエアーシリンダー１４によってリフトベース１３を降下させることによって静電チャック３の上面よりも降下する。これにより、被エッチング基板１は静電チャック３上に載置される。この時スイッチ１６をＯＮにして静電チャック３の電極４に吸着用電圧が印加され、静電吸着される。そして被エッチング基板１の冷却効果を高めるため１０℃の冷媒１８を流しており、さらにＨｅガス１７を流す。その後所定のプロセス位置まで載置台５を上昇させ、ハロゲンガス供給装置２２よりＣＦ4ガス、不活性ガス供給装置２３よりＡｒガスをプラズマ室２５に導入し、高周波電源３０に電力を印加し、プラズマを発生させ、被エッチング基板１をドライエッチング処理する。エッチング処理が終了すると高周波電源３０をＯＦＦにし、ＣＦ4ガス、Ａｒガスを停止させ、オリフィスバルブ３３を全開にし、処理室２６内を高真空にして、エッチングガスを排気する。所定の真空度になれば不活性ガス供給装置２３からＡｒガスを導入し、オリフィスバルブ３３でガス圧をコントロールした後、高周波電源３０で電力を印加させ除電用のプラズマを発生させる。続いてこのプラズマ雰囲気中にて被エッチング基板１を保持する静電チャック３を解除（吸着用電圧の印加を解除）し、モータ９によってリフト台８を上昇させリフトピン７が静電チャック表面より微小突出量、例えば０．５ｍｍ、だけ突出させる。図２（ａ）はこの様子を説明する図である。リフトピン７が微小突出量だけ突出すると被エッチング基板１に残留電荷による静電吸着力が残っていても端部は弱いので被エッチング基板１の端部が浮き上がる。このときまだ大部分は残留吸着力により静電チャックに吸着されたままである。この浮き上がった隙間にプラズマが廻り込み残留電荷が除去される。所定時間過ぎればリフトピン７を一旦下降させ、次にモータ１２によりリフト台１１を上昇させ他方のリフトピン１０によって微小突出量、例えば前記同様に０．５ｍｍだけ突出させる。図２（ｂ）はこの様子を説明する図である。作用としては前記リフトピン７を動作させ除電したのと同じである。
【００２４】
ここで、残留応力が小さい場合は前記動作の片側動作だけでも薄板基板を破損することはない。しかし、残留応力が大きく静電吸着力が大きい場合には除電エリアを徐々に増やす必要があるので、両方の動作を行う。さらにこれらを複数回繰り返すことにより、静電吸着力をより低下させることができる。ここでリフトピンを突き上げる時の微小突出量は０．５ｍｍとしたが、これは被エッチング基板が局所的に突き上げられて湾曲しても破壊しない程度の量であればどれだけでもよく、その量は被エッチング基板１の外形サイズ、厚み、弾性係数等によりきまる。
【００２５】
このように除電処理をした後、Ａｒガスの供給を停止すると共に高周波電源３０をＯＦＦにしてプラズマを停止させる。次にリフトピン７、１０の高さを同じにした後、エアーシリンダー１４によりリフトベース１３を上昇させて、被エッチング基板１をリフトピン７、１０で持ち上げる。次いで受け渡し手段である搬送アーム２１がリフトピン７、１０の間に挿入し、リフトピン７、１０を下降させ静電チャック３上から離脱させた被エッチング基板１を搬送アーム２１に受け渡し、トランスファー室に搬出される。図２（ｃ）がこの動作を説明する図である。
【００２６】
このように本実施の形態では静電チャック３の吸着電力の印加を解除した後、リフトピン７、１０を一気に被エッチング基板１の受け渡し位置に応じた突出量だけ突き上げるのではなく、被エッチング基板１を破壊しない程度に一部をリフトピン７、１０で浮かし、残留電荷をプラズマにより徐々に除電し、残留吸着力を低下させてから、受け渡し位置まで突出させるため、被エッチング基板１を破損させることはない。なお、リフトピン７、１０で浮かす前にプラズマを発生させてもよい。
【００２７】
また、リフトピン７、１０を複数回繰り返し、何度も突き上げることにより残留吸着力を弱める場合には、０．５ｍｍずつ段階的に突き上げ量を増やす事により、繰り返し回数を減らしてスムースに被エッチング基板を取り出すことができる。もちろん段階的なリフトピンの突出量は０．５ｍｍに限られたものではない。
【００２８】
また、本実施の形態ではリフトピンを用いた方式で説明したが、リフトピンを用いずに、例えば基板の周辺部をハンドリングする方式でもよい。また、本発明が適用される装置はＩＣＰプラズマ装置に限らずＣＣＰプラズマ装置、ＥＣＲプラズマ装置、ヘリコン波プラズマ装置等でも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明にかかる薄板基板離脱方法を用いるドライエッチング方法およびそのドライエッチング装置は、被エッチング基板の一部をわずかに浮かせてプラズマを照射させ、静電チャックからわずかに浮かせてプラズマを照射させるという構成であり、搬送工程に移る前に被エッチング基板に対する残留吸着力を除去することができるという効果を有し、半導体ウエハー、あるいは誘電率の高い基板等の被エッチング基板等を吸着保持するための静電チャックにおいて、被エッチング基板を静電チャックから取り出す薄板基板離脱工程を有したドライエッチング方法およびドライエッチング装置などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における装置の断面概略図
【図２】（ａ）リフトピンにより微小突出した状態を示す断面図、（ｂ）リフトピンにより微小突出した状態を示す断面図、（ｃ）リフトピンにより微小突出した状態を示す断面図
【図３】リフトピンの配置を示す平面図
【図４】（ａ）従来のリフトピン動作を示す断面図、（ｂ）従来のリフトピン動作を示す断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  被エッチング基板
２  ガイドリング
３  静電チャック
４  電極
５  載置台
６  絶縁体
７  リフトピン
８  リフト台
９  モータ
１０  リフトピン
１１  リフト台
１２  モータ
１３  リフトベース
１４  エアーシリンダー
１５  直流電源
１６  スイッチ
１７  Ｈｅガス
１８  冷媒
１９  リフトピン
２０  リフト台
２１  搬送アーム
２２  ハロゲンガス供給装置
２３  不活性ガス供給装置
２４  酸素ガス供給装置
２５  プラズマ室
２６  処理室
２７  ゲートバルブ
２８  アンテナ
２９  マッチング回路
３０  高周波電源
３１  マッチング回路
３２  バイアス電源
３３  オリフィスバルブ
３４  真空ポンプ
３５  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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